Методика проведения экологических экскурсий в процессе обучения биологии

Комплексные межпредметные связи мы рассматриваем как совокупность нескольких межпредметных, использование которых будет способствовать более успешному формированию системы знаний, умений и навыков. Их использование позволяет установить связи между понятиями, идеями, навыками как внутри отдельных предметов, так и между учебными предметами отдельных циклов и дисциплинами разных циклов [61,112,119,120].

На основе анализа методической литературы, программ, школьных учебников по ботанике, зоологии и географии мы установили, что межпредметным связям, способствующим более полному раскрытию вопросов о целостности природы, взаимоотношениях организмов друг с другом и неживой природой, роли антропогенного фактора в изменении природной среды, в данных курсах уделяется значительное внимание (Приложение1).

Анализируя содержание курса биологии, мы пришли к выводу, что основной целью в содержании комплексных экскурсий является формирование мировоззрения о целостности природы, где освещаются ряд вопросы:

- особенности внешнего строения, поведения, развития организмов, зависящие от конкретных условий окружающей среды (экологические группы организмов и их приспособленность к среде обитания);

- связи живых организмов с неживой природой (свет, воздух, температура, влажность, атмосферное давление, ветер, рельеф местности, химический и физический состав почв, воздуха, воды и т.д.), характер этих связей;

- биотические связи организмов (взаимодействие растений с растениями; растений с животными; с грибами; с лишайниками; с микроорганизмами, а также животных с растениями; друг с другом; с грибами; с лишайниками; с микроорганизмами, то есть, типы экологических взаимодействий);

- прямое и косвенное влияние антропогенного фактора на органический мир и неживую природу (сельскохозяйственная, промышленная, транспортная, природоохранная и другие виды деятельности, их влияние на численность и разнообразие органического мира, изменение условий обитания, последствия этих изменений и т.д.).

Взяв за основу отбора содержания для комплексного изучения идею междисциплинарности, мы смоделировали систему экскурсий по изучению природных объектов, связанных с различными средами обитания (схема 1). В ее основу положено понятие «среда обитания», которое является одним из системообразующих понятий школьного курса биологии. Междисциплинарный характер данного понятия позволяет подойти к изучению сред обитания организмов с позиций комплексного подхода.

Схема 1. Система комплексных экскурсий по изучению природных объектов в школьном курсе биологии

Результаты обучения: уровень развития обученности, формирование личности, практическое применение знаний и умений

В моей исследовательской работе, понятие «среда обитания» углублялось, расширялось, конкретизировалось такими понятиями, как «факторы среды», «условия среды», «взаимосвязь организмов» и другими. Вокруг этих понятий происходила группировка учебного материала. Через его содержание раскрывались характерные черты изучаемой среды обитания, изучались черты приспособленности экологических групп растений и животных к конкретной среде и ее условиям.

Обитание в той или иной среде предполагает воздействие на организмы целого комплекса самых разнообразных факторов, что обусловливает развитие у них специфических адаптаций: морфологических, анатомических, физиологических и других.

Любой организм, являясь компонентом определенного биогеоценоза, оказывает влияние на ту среду обитания, в которой он находится, изменяя и преобразуя ее. Поэтому необходимо не только изучение видового состава организмов сообщества, но и условий обитания, количественной, трофической, пространственной структур растительного и животного населения изучаемого биогеоценоза, характера его размещения, особенностей биологии и фенологии.

Это способствует выявлению основных взаимосвязей между почвой (субстратом), климатом, растительностью и животными организмами, что позволяет сформировать у учащихся представление об изучаемом биогеоценозе как о едином целом.

Исходя из вышеуказанных положений разработана и экспериментально проверена тематика комплексных экскурсий в природу:

Вода как среда обитания организмов, и приспособленность организмов к жизни в водоеме.

Почва как среда обитания организмов, и приспособленность организмов к жизни в ней.

Разнообразие условий наземно-воздушной среды обитания организмов (на примере изучения городского парка).

Как видно из представленной тематики, на комплексных экскурсиях по изучению наземных и водных биогеоценозов рассматриваются основные среды обитания организмов, приспособленность к условиям среды, их взаимосвязи друг с другом и неживой природой.

Выбор данных биогеоценозов был обусловлен следующим.

Водоем, парк, природное окружение школы подвержены интенсивному воздействию со стороны человека. Последствия этого использования учащиеся могут наблюдать при качественном и количественном определении степени антропогенного воздействия.

Выбранные для изучения объекты природы не предполагают дальних поездок и повсеместно доступны.

Учащиеся знакомы с данными биогеоценозами из жизни.

Представляется возможность применения теоретических знаний на практике.

Реализуется идея краеведческого принципа обучения. На конкретном местном материале учащиеся не только получают новые знания, но и практикуют их (фенологические наблюдения, проведение мониторинга, природоохранная деятельность и т.д.).

Предоставляются возможности для реализации межпредметных связей (выявление географических особенностей местности и их влияние на условия обитания организмов, учет численности биологических ресурсов, оценка экологического состояния исследуемого биогеоценоза и т.д.).

Знания о приспособленности организмов к конкретным условиям среды, видовом составе, об экологических взаимосвязях между живой и неживой природой и другие знания проходят основным стержнем через всю систему экскурсий. Поэтому на каждой экскурсии ведущие экологические понятия развиваются за счет включения в их содержание новых элементов. От экскурсии к экскурсии, включая учебно-воспитательный процесс, предшествующий их проведению и следующий за ними, шло поступательное развитие основных понятий о целостности природы.

В таблице 1 мы приводим примерное содержание экскурсий, через которое можно проследить расширение и углубление основных экологических понятий в ходе проведения экскурсий.

При отборе материала для комплексного изучения мы следовали принципу краеведческого подхода, сущность которого заключается в изучении природы, особенностей ее развития и динамики в данной местности на основе использования доступных методов исследования. Примерами таких методов исследований могут быть изучение химических и физических свойств объекта, биоиндикация, картирование местности, физико-географическое расположение объекта и т.п.

При проведении комплексных экскурсий природа региона в целом изучается с позиции естественно-исторического развития. Выявляется специфика природных компонентов изучаемой местности, их территориальные сочетания, характеризующие природу данной местности. Привлечение краеведческого материала способствует установлению связи теории и практики с жизнью, укреплению интереса школьников к познанию целостности природы, формированию мировоззрений, убеждений, умений оперировать знаниями, отстаивать свою точку зрения.

Таблица 1 - Содержание комплексных биоэкологических экскурсий

Тема экскурсии	Содержание экскурсии
Вода как среда обитания организмов, и их приспособленность к жизни в водоеме	Вода как среда обитания. Характеристика физических и химических свойств воды. Видовое разнообразие обитателей водоема. Экологические группы обитателей: донные, обитающие в толще воды, верховые; ярусность в распределении растительности и животных в водоеме. Различия в фенофазах растений водоема и суши, их причины. Приспособленность растений и животных к условиям обитания в водной среде. Экологические взаимоотношения организмов. Цепи питания. Влияние антропогенного фактора на условия жизни, видовое разнообразие и численность обитателей водоема.
Почва как среда обитания организмов и приспособленность организмов к жизни в ней.	Почва как среда обитания животных, растений, грибов, лишайников, водорослей. Факторы почвенной среды; характеристика структуры и состава почвы. Видовое разнообразие обитателей почвы; экологические группы почвенных обитателей: животные, проводящие в почве большую часть своей жизни и только на короткое время покидающие ее; проводящие в почве только определенную стадию своего развития; устраивающие в почве свои жилища. Типы взаимосвязей почвенных обитателей. Экологические группы растений, их приспособленность к обитанию в различных почвах, к совместному обитанию с животными. Деятельность человека по преобразованию почв, своей местности.
Разнообразие условий наземно- воздушной среды обитания организмов (на примере изучения городско го парка)	Климатические и почвенные факторы среды. Видовой состав растительности и животных. Экологические группы обитателей парка. Характер взаимосвязей между обитателями: пространственная и трофическая структура в сообществе. Приспособленность к совместному обитанию организмов. Сезонные изменения в природе, приспособленность организмов к ним. Степень антропогенного воздействия на биогеоценоз: количественная и качественная характеристика.

Последовательная реализация комплексного подхода позволяет обеспечить применение полученных знаний непосредственно к ближайшему окружению школы и тем самым придать этим знаниям личностно значимый характер. При этом создается благоприятная возможность установления у школьников ассоциативных связей, во многом определяющих прочность приобретенных знаний.

Таким образом, мы установили, что важной методической проблемой является отбор содержания для комплексного изучения природы в процессе проведения экскурсий. Его необходимо производить в соответствии со следующими критериями:

- учет общих целей и конкретных задач обучения биологии;

- соответствие образовательных, воспитательных, развивающих задач обучения;

- учет специфики курса биологии как учебного предмета;

- обеспечение наглядности, доступности за счет применения комплекса методов, приемов;

- соблюдение принципов системности, логической строгости и последовательности изучения учебного материала; его использование для формирования как межпредметных знаний, умений, навыков, так и для специальных; для решения практических задач;

- учет возрастных и психологических особенностей школьников;

- учет природного и производственного окружения школы;

- включение в содержание экскурсий краеведческого материала.

Для реализации комплексного подхода необходимо выявить методические принципы и система методических условий реализации комплексных экологических экскурсий с целью изучения целостности природы с учетом специфики курса биологии.

Разработка системы методических принципов и условий их реализации при комплексном изучении природного и производственного окружения на экологических экскурсиях, как и всякий познавательный процесс, предусматривает теоретический анализ предпосылок.

При организации экспериментального исследования мы стремились создать такую методику комплексного изучения объектов природы, которая могла бы быть успешно реализована в различных типах классов и школ, что расширяло бы возможности ее применения в педагогической практике.

Система методических принципов и условий их реализации, как показало наше исследование, базируется на современных общедидактических и методических принципах, являющихся исходными. При этом нами учитывались цели обучения и специфика биологии как учебного предмета.

Под методическим принципом комплексного изучения природы понимается исходное положение, лежащее в основе выявления наиболее оптимальных методов, приемов, средств и форм организации учебно-познавательного процесса с целью раскрытия содержания, структуры изучения взаимосвязей объектов природы и среды обитания организмов при проведении комплексных экскурсий.

Методическое условие мы рассматриваем как систему факторов, способов, средств, позволяющую реализовать учебно-образовательные и воспитательные задачи при изучении природных объектов.

Исходя из этого, мы выделили ряд методических принципов, которые легли в основу экспериментальной методики организации экскурсий по комплексному изучению природных объектов: самостоятельность, междисциплинарность, взаимосвязь видов учебно-познавательной и практической деятельности учащихся, принцип базовой дисциплины, исследовательский и краеведческий. Каждый из приведенных принципов реализуется через определенную систему методических условий с учетом задач и структуры комплексных экскурсий.

Вопросам развития принципа самостоятельности в методической и педагогической литературе уделяется значительное место [2,10,26,34,76,79,104,108,121,126].

Самостоятельность определяет поступательное развитие учащихся, так как на экскурсиях меняется характер деятельности: исполнительская - самостоятельная - творческая. Смена характера деятельности существенно влияет на изменение позиции ученика: от исполнителя до активного исполнителя и преобразователя окружающей среды.

С этих позиций принцип самостоятельности реализуется в содержании обучения предмету биология по следующим основным направлениям:

- активизация учебно-познавательной и практической деятельности учащихся;

- формирование учебно-познавательной самостоятельности школьников.

Формирование учебно-познавательной самостоятельности школьников при организации и проведении экскурсий по изучению целостности природы способствует повышению результативности их обучения. Для реализации данного направления необходимо осуществить отбор знаний, умений, методов, мотивирующих деятельность учащихся, что обеспечивает решение учебно-познавательных задач; способствовать развитию интереса учащихся к изучению природы своего края путем использования творческих заданий исследовательского характера.

В качестве основных мотивов этой деятельности школьников необходимо рассматривать гражданско-патриотические, научно-познавательные, гуманистические, эстетические, гигиенические и экономические [37]. Они способствуют развитию познавательного интереса у учащихся при изучении природного и производственного окружения школы через систему творческих исследовательских заданий, зачастую носящих межпредметный характер. Выполнение подобных заданий предполагает активную самостоятельную работу учащихся в решении поставленных перед ними задач; применение знаний, умений и навыков, приобретенных в ходе изучения других предметов школьного цикла.

Под комплексными межпредметными заданиями следует понимать такие задания, которые требуют от учащихся самостоятельных действий при решении учебно-познавательных задач на основе применения знаний, умений и навыков из смежных учебных предметов.

Под комплексными межпредметными заданиями следует понимать такие задания, которые требуют от учащихся самостоятельных действий при решении учебно-познавательных задач на основе применения знаний, умений и навыков из смежных учебных предметов.

При проведении комплексных экологических экскурсий, вовлечение учащихся в активную познавательную исследовательскую деятельность предполагает привлечение всех знаний и умений экологического характера, полученных при изучении предметов смежного характера, для решения поставленных задач. Таким образом, в ходе выполнения заданий можно осуществить систематизацию и обобщение экологических знаний и умений, на основе чего и будет осуществляться формирование понятий «целостность природы», «единство природной среды», «взаимосвязь и взаимовлияние компонентов природы» и другие.

При таком подходе решается задача прочного и полного усвоения понятия о целостности природы и выработки у учащихся умений самостоятельно приобретать знания.

Особое внимание при этом уделяется заданиям, предусматривающим частично-поисковую и исследовательскую деятельность. Они ставят учащихся перед необходимостью целостного восприятия природы, что стимулирует мотивацию активной познавательной деятельности, побуждаемой способностью школьника видеть и материалистически объяснять окружающий мир.

Учитывая вышеназванные условия, при разработке содержания комплексных экскурсий нами были разработаны задания, предусматривающим составление комплексной характеристики исследуемых биогеоценозов на основе привлечения знаний из смежных учебных предметов.

Содержание заданий носило четко выраженную эколого-краеведческую направленность, предусматривающую развитие ценностных ориентаций. Многие из них были рассчитаны на длительные внеурочные наблюдения, что способствует развитию у школьников наблюдательности, способствует формированию и развитий познавательного интереса (Приложение 2).

Посредством такого рода заданий достигается обобщение знаний и умений по экологии, что является важнейшим методическим условием реализаций принципа: взаимосвязи видов учебно-познавательной и практической деятельности учащихся.

Это предполагает включение учащихся в активную работу по исследованию природного и производственного окружения с целью получения новых экологических знаний, поскольку «только те знания становятся подлинным достоянием человека, которые получены в результате активной самостоятельной мысли» [107].

Задания, предлагавшиеся учащимся по проведению наблюдений и исследований, имели три уровня сложности, в зависимости от уровня сформированности данных умений у конкретного школьника.

Задания первого уровня сложности (репродуктивный характер) предполагали отработку конкретного умения по образцу, предложенному учителем или в инструкции. Например, описание растения по плану.

Задания частично-поискового характера были направлены на использование уже сформированного конкретного умения в аналогичной ситуации. Например, изучение биолого-экологических особенностей строения майского жука после изучения личинки стрекозы, составление сравнительных и обобщающих таблиц с последующей формулировкой выводов.

Задания исследовательского характера опирались на использование исследовательского умения, сформированного на определенном экологическом материале в новой учебной ситуации. Например, изучение экологического состояния территории пришкольного участка. При этом использовались уже такие сформированные умения, как самостоятельное планирование предстоящей работы, этапы ее проведения, систематизация фактов, формулировка выводов.

При составлении заданий мы исходили из следующих общих положений:

Используемый материал должен быть доступен для понимания и самостоятельного усвоения.

Иметь познавательную и практическую ценность.

Ставить учащихся перед необходимостью максимального использования имеющихся у них знаний и приобретения дополнительной информации при их недостатке.

Учитывая различия в мотивации, а также различную степень подготовленности учащихся к изучению материала, разный темп в достижении высокого уровня знаний при проведении обучающего эксперимента нами была использована методика организации индивидуально-групповой познавательной деятельности учащихся, предложенная В.В. Пасечником [77].

Базируясь на данном исследовании, были созданы группы с разным уровнем знаний и сформированности умений и разной мотивацией [8,13,31,77]. В нашем случае звено включало в себя 2-3 человека, которым в процессе проведения экскурсии предполагалось выполнить определенную работу. Состав звена формировался на основе анкетных данных учащихся о личных взаимоотношениях и, стало быть, являлся гетеротрофным, то есть, включал в себя школьников с разным уровнем знаний и умений.

В каждой группе были учащиеся с различным уровнем сформированности знаний и умений. Такое деление было проделано с той целью, чтобы в процессе работы происходило повышение уровня знаний и умений более «слабых» учащихся.

Одновременно мы учитывали мировоззренческую направленность обобщенных экологических знаний школьников, реализующуюся в содержании школьного курса биологии.

Осуществление комплексного изучения природы, непрерывности биологического образования и воспитания учащихся возможно только при применении системы форм организации учебно-образовательного и воспитательного процесса. Поэтому, вместе с комплексными экскурсиями, нами применялись внеурочные наблюдения по заданиям, наблюдения в виде опытов, лабораторно-практические работы, обобщающие уроки, что способствовало более прочному и осознанному усвоению знаний, развитию практических умений, формировании мировоззренческих позиций.

Таким образом, включение вышеназванных подходов в содержание экскурсий по комплексному изучению природы в курсе биологии предполагает активную работу учащихся по исследованию природного и производственного окружения.

На основании вышеизложенного, нами была разработана структура методики комплексного изучения объектов природы на экскурсиях (схема 2).

Каждый из компонентов схемы выполняет определенную функцию. Их сочетание способствует всестороннему изучению объектов природы, их взаимосвязи, раскрытию единства природной среды, то есть, осуществлению комплексного подхода.

Схема 2. Структура методики комплексного изучения природных объектов на экологических экскурсиях

Организационно-целевой компонент предполагает действия, связанные с выбором средств педагогической коммуникации, применения совокупности способов, приемов и средств диагностирования учащихся, а также организации их деятельности.

Мотивационный компонент включает в себя цели и задачи проведения комплексной экскурсии.

Личностно-деятельный компонент направлен на личностную мотивацию, что предполагает реализацию индивидуального подхода к каждому ученику с учетом его личных интересов и потребностей. Это, в свою очередь, позволит умело организовать учебно-познавательную и практическую деятельность школьников, установить педагогический контакт учащихся друг с другом и с учителем, что, в общем, будет благоприятствовать успешной реализации поставленных целей и, в частности, повысит эффективность проведения экскурсии.

Средства, методы, приемы и формы организации деятельности учащихся и учителя во время проведения экскурсии будут составлять основу содержания процессуального компонента

Содержательный компонент включает в себя отбор объектов изучения, непосредственно содержание экскурсии, предполагающее интеграцию знаний и умений из смежных учебных предметов, разработку комплексных межпредметных заданий.

Ценностно-нормативный компонент способствует определению значения природы в жизни общества и человека. Осознанию учащимися себя частью природного целого, подчиненным элементом единой системы, что, в свою очередь, будет способствовать развитию у них системы моральных и правовых норм и правил.

Контрольно-управленческий компонент обеспечивает методическое руководство учебно-познавательной и практической деятельностью школьников; его функцией является построение учебного материала в соответствии с логикой содержания, выбора методов, приемов и средств, с учетом целей экскурсии, учащихся, их интересов, а также с учетом особенностей изучаемых объектов.

Результаты проведенных исследований обобщаются и представляются в виде четко сформулированных выводов, записей в дневниках экскурсии, оформленных таблиц, изготовленных наглядных пособий; (коллекции, почвенные монолиты, гербарии и т.д.).

Результаты экскурсий могут быть использованы для подтверждения экологических закономерностей, а также при дальнейшем изучении курса биологии и включаться в содержание смежных школьных предметов, то есть, выступать как основа межпредметных и внутрипредметных связей.

Реализация данной структуры в ходе проведения экспериментальных комплексных экскурсий в природу нами была раскрыта на конкретных примерах.

Экскурсия «Вода как среда обитания организмов» проводилась при изучении темы «Организмы и среда их обитания»

План проведения экскурсии:

Подготовка экскурсии: разбивка класса на группы, распределение заданий для самостоятельной работы учащихся по инструктивным карточкам. Содержание экскурсии:

определение географического расположения водоема в микрорайоне школы;

изучение экологических условий водоема;

изучение прибрежной растительности водоема;

растений с плавающими листьями и побегами;

наблюдение за растениями, погруженными в воду;

видовой состав и ярусное распределение животных в водоеме;

изучение антропогенной нагрузки на водоем.

Обсуждение результатов выполнения работ по заданиям.

Задание на дом: оформить отчет по выполнению заданий.

Задания по изучению экологических условий водоема.

Задание 1. Опишите основные экологические особенности водоема; цвет, прозрачность, температура, запах, скорость течения, глубина, ширина водотока, свойства грунта.

Результаты по изучению экологических условий водоема занесите в таблицу (Приложение 3).

Заполните протокол обследования реки (Приложение 4).

Ответьте на вопросы:

Какое влияние оказывает температура на фенофазы растений водоема?

Сравните с фазами развития растений суши. Каков ваш вывод?

Какое влияние оказывает температура на процесс фотосинтеза в водоеме?

На какие абиотические показатели водоема она оказывает влияние?

Задание 2. Изучите видовой состав растительности прибрежной части водоема (деревья, кустарники, травы), пользуясь определителем. Оказывают ли они какое-либо влияние на изучаемый водоток? Ответ обоснуйте.

Составьте гербарий прибрежной растительности.

Задание 3. При помощи определителя изучите видовой состав растительности линии мелководья.

Ответьте на вопросы:

К какой экологической группе они относятся?

Какие у них существуют приспособления к данным условиям обитания? Сравните экземпляры растений, растущих в воде и на суше, отметив их высоту размеры черенков, форму листьев, количество соцветий.

Результаты оформите в виде таблицы.

Задание 4. Изучите видовой состав животных линии мелководья.

Ответьте на вопросы:

К какой экологической группе они относятся?

Какие у них существуют приспособления к данным условиям обитания?

Задание 5. Изучите видовой состав растений с плавающими листьями и побегами.

Дальнейшую работу проводить в соответствии с инструкцией (Приложение 5).

Задание 6. Изучите видовой состав растений, погруженных в воду. Определите, на каком расстоянии от берега и на какой глубине они находятся.

Рассмотрите побеги и листья растений: сравните соотношение поверхности тела и общей массы растений. Какие выводы можете сделать из наблюдаемого?

Чем вы можете объяснить, что вытянутые из воды растения не могут находиться в вертикальном состоянии?

Сравните внешнее строение растений, плавающих на поверхности воды и погруженных под воду. Прокомментируйте увиденное.

Определите видовой состав животных данной зоны водоема. На каких растениях (указать вид) они были встречены?

Выявите приспособительные свойства растений к обитанию в условиях полного погружения под воду. Какую роль они играют в жизнеобеспечивающих функциях организмов?

Задание 8. Определить степень антропогенного воздействия на водную экосистему, используя высокую чувствительность растений семейства рясковых к загрязнению водной среды.

Результаты работы внесите в таблицу.

Пользуясь таблицей экспресс - оценки качества вод, определить качество воды в водоеме.

Сделайте вывод о степени влияния человека на экосистему водоема, возможности ее использования для питьевых, хозяйственно-бытовых, рыбнохозяйственных нужд.

Какая существует взаимосвязь между биотической, абиотической средами и антропогенной деятельностью. Попытайтесь спрогнозировать развитие изучаемой экосистемы, если предположить, что степень антропогенной нагрузки на нее не уменьшится.

Обсуждение результатов работы.

В процессе обсуждения полученных результатов самостоятельных работ по заданиям учащиеся приходят к следующим выводам:

- изучаемый водоем является природным биогеоценозом, для которого характерен сложный комплекс взаимоотношений между составляющими его компонентами;

- береговая древесно-кустарниковая растительность существенно влияет на укрепление берегов водоема, поддерживает уровень воды в нем, способствует созданию микроклимата близлежащих территорий;

- химические и физические свойства воды играют решающую роль при формировании приспособлений у растений и животных к обитанию в ней;

- физические свойства воды влияют на различия в фенофазах развития растений водоема и суши;

- в водоеме, так же, как и на суше, существует ярусность в распределении растительности и животных;

- в зависимости от условий обитания в водоеме выделяют экологические группы растений и животных;

- обнаружена приуроченность отдельных видов беспозвоночных к конкретным видам растений, что объясняется особенностями биологии животных;

- растения и животные водоема могут служить индикаторами его экологического состояния;

- антропогенная деятельность является мощным фактором, влияющим на видовой состав и численность обитателей водоема.

Задание на дом. Оформить отчет о проведении экскурсии.

В качестве примера, раскроем одну экскурсию по изучению почв.

При изучении почв учащиеся имеют возможность встретиться практически со всеми изученными ранее в курсе зоологии представителями разных таксономических единиц, а, следовательно, восстановить в памяти, имеющиеся у них знания об этих животных. На примере почвенных обитателей при проведении экскурсии мы имеем возможность рассмотреть взаимосвязи между строением организма животного, его жизненными функциями и условиями обитания. Наблюдения за животными можно осуществить в условиях, максимально приближенных к естественным условиям - в банках с почвой, где изучаемые объекты продолжают нормально функционировать. Изучение почвы как среды обитания, компонента природы и как средства производства может рассмотреть влияние человека на изменение состава и плодородия почв.

Экскурсия по изучению почв легко осуществима в рамках школьного курса экологии еще и потому, что она как объект изучения является легкодоступной, повсеместной и не требует большого количества времени.

Пример комплексного изучения почвы как среды обитания и как компонента природы:

Вводная беседа по установлению признаков почвы: трехфазность; основные характеристики: структура, плотность, влажность, температура и освещенность верхних слоев и т.д.

Постановка учебно-познавательных задач перед учащимися: пронаблюдать и установить характер приспособленности организмов к почвенным условиям; установить взаимосвязь между факторами почвенной среды и видовым разнообразием организмов, их влиянием на развитие растительности, преобразование почвы.

Выполнение индивидуальных и групповых заданий по изучению свойств почвы, ее взаимосвязи с другими компонентами природы; отработка методов сбора почвенных обитателей, выявление у них адаптаций к разнообразным условиям почвы как среды обитания.

Во вводной беседе учащиеся вспоминают, опираясь на знания, полученные при изучении курса физической географии, что почва - это особое природное образование, возникшее в результате изменения поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха, климатических факторов и живых организмов. Она представляет собой сложную трехфазную систему, объединяющую компоненты в трех физических состояниях. Эта система представлена элементами живой и неживой природы, характеризуется почвенными факторами, которые обусловливают сложные взаимосвязи между экологическими группами почвенных организмов. С некоторыми из этих факторов учащиеся познакомились (без приведенной терминологии) при изучении курсов природоведения, ботаники, зоологии, географии.

Изучение почвы начинается с ее комплексной характеристики: структура, плотность, температурные показатели, влажность, освещенность и т.д. Учащиеся, в соответствии с инструкцией, выполняют ряд заданий:

Задание 1. Выясните, из каких горных пород образовались почвы территории, на которой расположена школа?

Определите тип почвы исследуемого участка, ее структуру, механический состав, температуру, влажность, степень уплотненности, кислотность в разных местах исследуемой территории. (Приложение 6.1 -6.3).

Подумайте, существует ли связь между уплотненностью почвы и ее влажностью? Если да, то какая?

Выясните, какова роль человека в изменении почвенного покрова? Каковы последствия его деятельности?

Поскольку растения находятся в прямой зависимости от условий среды обитания, они могут быть использованы как надежные индикаторы ее различных параметров: химического состава, степени плодородия, увлажненности, кислотности и т.д.

На основании выполненных заданий учащиеся делают вывод о сложности строения почвы и разнообразия ее показателей. Это дает возможность учителю в ходе беседы с учащимися выделить различные экологические группы животных организмов, встречающихся в почве, растений, произрастающих на определенном типе почвы. По степени зависимости от физико-химических свойств почвы выделяют следующие экологические группы почвенных обитателей:

- животные, проводящие в почве большую часть своей жизни, и только на сравнительно короткий период времени покидающие ее;

- животные, проводящие в почве только определенную стадию своего развития;

- животные, устраивающие в почве свои жилища.

О насыщенности почвы животными организмами различных экологических групп учащиеся могут следить по следам их жизнедеятельности: отверстиям ходов дождевых червей, кротовинам, норкам и погадкам мышевидных грызунов, колониям муравьев, яйцам и гусеницам насекомых.

На данном этапе экскурсии перед учащимися ставится задача изучения приспособленности каждой группы почвенных обитателей к условиям обитания. Для ее решения учащиеся разбиваются на группы по 2 - 3 человека и выполняют задания следующего содержания:

Задание 1. При изучении почвенной фауны соберите животных каждой из названных групп и определите их систематическое положение.

Выявите черты приспособленности к обитанию в почве у представителей каждой группы.

Необходимо отметить, что при выполнении этого задания у учащихся может возникнуть достаточно большое количество вопросов как при определении систематического положения организмов, так и при определении экологической группы, а также признаков приспособленности к среде обитания. Это можно объяснить тем, что учащиеся в меньшей степени знакомы с обитателями почвы, чем с животными суши и водоема. При ответах на возникающие вопросы школьники дополняют знания, приобретенные при изучении курса зоологии, при проведении вступительной беседы.

Выполнению этого задания предшествует ознакомление учащихся с методами сбора почвенных обитателей. Учитель акцентирует внимание на том, что почвенные обитатели ведут скрытый образ жизни, поэтому для их изучения могут быть использованы такие методы сбора, как копание ям, рыхление и перекопка поверхностных слоев почвы лопатой, выкапывание отдельных растений с корнем для обследования на предмет наличия на них животных, подкапывания корней деревьев и кустарников для обнаружения животных, живущих около корней, выкапывание гнезд животных, осмотр почвы на откосах, у берегов водоемов.

Рассказ учителя сопровождается демонстрацией всех вышеназванных приемов. Обращается внимание учащихся на недопустимость гибели растений и животных во время отлова и при наблюдении. Учащиеся предупреждаются о необходимости возвращения отловленных организмов обратно в почву после выполнения наблюдений (за исключением тех, за которыми будут вестись длительные внеурочные наблюдения). Рекомендуется выкапывать только растения со слегка увядшими или пожелтевшими листьями. При завершении изучения животных, отлов которых предусматривал копание ям, необходимо выровнять участок.

После проведенного инструктажа группам предлагается исследовать участки с сильно уплотненной и слабо уплотненной почвами.

Задание 2. С помощью лопаты сделайте почвенные разрезы глубиной 30 - 40 см. в 2 -3 местах исследуемого участка. Зарисуйте их.

Определите мощность гумусового слоя на каждом разрезе, выявите среднюю мощность гумусового слоя изучаемой территории.

Какой можно сделать вывод о плодородии почвы, исходя из мощности гумусового слоя?

Задание 3. Выявите зависимость между количеством дождевых червей и степенью уплотненности почвы.

Установите зависимость между количеством червей в почве и ее плодородием.

Определите роль дождевых червей в почвообразовательном процессе, проделав во внеурочное время следующий опыт:

Стеклянную банку заполните слоями речного песка, почвы и опавшими листьями так, чтобы наверху находился песок.

Увлажните смесь.

Поместите в банку 10-15 червей. Затяните ее марлей.

Поставьте банку в прохладное, затененное место.

Наблюдайте за изменением границ слоев.

Зарисуйте процесс, который вы пронаблюдали.

Задание 4. Выявите взаимосвязь между степенью уплотнения почвы и развитием растения. Для выполнения этого задания выберите любой вид растения, произрастающий на почвах с сильным и слабым уплотнением. Произведите замеры его параметров.

Полученные результаты внесите в таблицу «Зависимость развития растения от степени уплотненности почвы» (Приложение 6.4).

Задание 5. Выявите взаимосвязь между степенью уплотненности почвы и численно-видовым составом растительности и животных.

Объясните зависимость между степенью уплотненности почвы и численно-видовым составом растительности; между численно-видовыми составами растений и животным.

При отлове и разборе пойманного материала, в ходе наблюдений и самостоятельной работы учащиеся должны ответить на следующие вопросы:

Почему дождевые черви, голые слизни легко передвигаются в толще почвы и на ее поверхности?

Какое значение в жизни почвенных обитателей имеют щетинки на их теле?

Подумайте, чем и как питаются животные, обнаруженные вами в почве? Какое это имеет значение для почвообразовательного процесса?

В данной части экскурсии учащиеся делают вывод о некоторых чертах приспособленности животных, обитающих на ее поверхности, к жизни в данных условиях. Ими устанавливается взаимосвязь между влажностью почвы, степенью ее уплотнения и частотой встречаемости в ней почвенных организмов, на основании чего формулируется вывод о взаимосвязи биотической и абиотической среды; о почвообразовательной роли беспозвоночных.

Следующий этап экскурсии предполагает изучение личиночных стадий животных, встречающихся в почве. Эта часть экскурсии особенно сложна для учащихся, так как практическое изучение личиночных стадий развития членистоногих не предусмотрено школьной программой по зоологии. Только отдельные стадии личиночного развития некоторых насекомых известны учащимся по демонстрациям на уроках влажных препаратов, например, медведки, майского и колорадского жуков и некоторых других. Поэтому на данном этапе экскурсии используются или определители, или карточки-определители с указанием отличительных признаков личиночных стадий почвенных обитателей. По ходу определения организмов данные о них заносятся в таблицу с указанием названия животного, биологической группы, местообитания, биолого-экологических особенностей в связи со средой обитания. Работа проводится по заданиям:

Пронаблюдайте за движением личинки любого отловленного вида почвенного обитателя.

Поместите его в пробирку.

Рассмотрите внешний вид личинки. Обратите внимание на размеры, форму тела, членение его на части. Подумайте, какое значение имеют для животного особенности внешнего строения?

Рассмотрите кожные покровы личинки. Какую функцию они выполняют?

4.Рассмотрите строение ротового аппарата личинки. Что можно сказать по нему о характере питания животного?

Учащиеся выполняют задания, попутно фиксируя наблюдаемые особенности, выявляют признаки приспособленности к обитанию личинки в толще почвы, выясняют ее значение в циклах развития данного животного. Одновременно учащиеся обращают внимание на их значение в жизни почвы как сложной системы, приводят примеры простейших цепей питания, например, корневище злаков > проволочник > жужелица > грач.

Рассмотрение пищевых сетей является важным звеном в цели формирования целостного представления о природе. При их рассмотрении учащиеся прослеживают взаимосвязи между различными формами растений и животных, осмысливают процесс круговорота вещества и энергии, воспринимают почву как один из важнейших элементов этих процессов, что, в конечном результате, способствует формированию представления о почве как важном элементе биогеоценоза.

Следующий этап экскурсии предполагает изучение следов жизнедеятельности почвенных обитателей. Включение этого этапа позволяет показать многообразие организмов (в том числе и позвоночных), населяющих почву.

Наиболее часто объектами экскурсионного изучения являются беспозвоночные животные. Представители же позвоночных, в силу их скрытого образа жизни, подвижности, малочисленности и ряда других факторов практически не рассматриваются. Данная экскурсия позволяет устранить данный недостаток, предоставив учащимся возможность познакомиться со следами роющей деятельности крота обыкновенного.

Учитель обращает внимание учащихся на небольшие кучки земли и предлагает им определить, кому принадлежат эти следы жизнедеятельности. Выяснив, что это кротовины - следы роющей деятельности крота обыкновенного, учитель предлагает учащимся подробнее рассмотреть и выяснить их функциональное назначение. Эту работу учащиеся выполняют группами по следующему заданию:

Найдите местонахождение гнезда (центральной части постройки) крота. Как правило, оно находится под небольшим кустиком, кочкой или холмиком, поросшим травой. По соседству с ним находится несколько кротовин.

Разройте лопатой центральную часть постройки.

Рассмотрите внутреннее устройство гнезда.

Подсчитайте количество боковых ходов, отходящих от центральной части гнезда.

Определите приблизительно протяженность подземных ходов. Для этого вы чертите схематичный рисунок, на котором укажите центральную часть гнезда, выходы из боковых галерей, соедините их последовательно между собой линиями.

Зарисуйте схематично устройство гнезда.

Далее учитель предлагает учащимся ответить на вопрос «Какое условие является главными для поселения крота?». Главным условием учащиеся называют кормовую базу, которая состоит из дождевых червей и личинок насекомых. После этого учитель предлагает школьникам проанализировать кормовую базу исследуемого участка. Учащиеся обращаются к результатам своих исследований о взаимосвязи физических показателей (увлажненности, уплотненности) почвы и количеством найденных дождевых червей, личинок почвенных обитателей. Затем учащиеся обращаются к своему схематическому рисунку, на котором указано количество кротовин. На основании анализа пищевых ресурсов и количества кротовин учащиеся делают вывод об активности деятельности крота на данной территории.

Выполнение данного задания позволяет учащимся сформулировать правильный вывод о приуроченности крота к участкам почвы, богатым кормовыми ресурсами, что, в свою очередь, зависит от физико-химических показателей почвы, которые определяют характер приспособленности почвенных обитателей различных экологических групп к условиям обитания в почвенной среде.

В завершение экскурсии на основании проведенных наблюдений и исследований учащиеся приходят к следующим выводам:

Почва - особая среда обитания, для которой характерны специфические особенности, что и является ведущим фактором, обусловливающим разнообразные адаптации животных разных экологических групп.

В зависимости от условий обитания в почвенной среде выделяют экологические группы, отличающиеся друг от друга рядом признаков:

Для животных, проводящих в почве большую часть своей жизни и только на сравнительно короткий период времени покидающих ее, характерны:

- подвижная сегментация тела, обусловливающая волнообразный характер движения при перемещении в почвенной толще.

- наличие щетинок, облегчающих перемещение между комочками почвы.

- куполообразный заостренный передний конец тела.

- наличие слизи, предохраняющей тело животного от механических повреждений) и уменьшающей трение при перемещении в почве.

Для животных, проводящих в почве только определенную стадию своего развития, характерны:

- кожистые покровы тела, защищающие животное от механического повреждения в толще почвы.

- С-образная форма тела, способствующая перемещению в твердом субстрате;

- ротовой аппарат грызущего типа, что обеспечивает питание личинок в почве корнями и побегами.

Для животных, устаивающих в почве свои жилища, характерны:

- конечности роющего типа для перемещения большого количества почвы;

- ротовой аппарат грызущего типа, обеспечивающий измельчение растительных корней и побегов, а также пережевывание органической пищи.

Рассматриваемая территория представляет собой сложный биогеоценоз, для которого характерен целый комплекс взаимоотношений между составляющими его компонентами.

Физико-химический состав почв влияет на видовой и количественный состав растительности, животных.

Обнаружена приуроченность многих видов беспозвоночных животных к конкретным видам травянистой растительности.

Выявлена взаимосвязь почвенных факторов.

Почва является основным средством получения продуктов питания для человека, поэтому ее загрязнение может привести как к заболеванию человека, так и к его гибели.

Задание на дом: оформить отчет о проведении экскурсии.

Из приведенных выше примеров видно, что комплексные экскурсии по изучению природных объектов являются важным фактором формирования целостного взгляда на природу и могут быть проведены различными способами.

Однако формирование знаний о взаимосвязи природных компонентов только посредством экскурсий невозможно. Для этого необходимы уроки, на которых осуществляется обобщение наблюдений учащихся, а также организация внеурочной работы.

Практические работы, опыты, внеурочные наблюдения, обобщающие уроки способствуют не только закреплению и обобщению знаний, но и приобретению умений и навыков исследовательской работы, а также способствуют развитию интереса к предмету, вовлекают в активную познавательную деятельность по изучению природы родного края.

Для решения вышеуказанных учебно-образовательных и познавательных

задач нами были разработаны практические работы, опыты и наблюдения:

При изучении темы: «Почва как среда обитания организмов» нами проводился опыт, позволявший раскрыть зависимость между физико-химическими свойствами почвы и численностью беспозвоночных.

Учитывая, что учащиеся за одну экскурсию не могут познакомиться со всеми типами почв и их характерными признаками, опыт рекомендуется проводить после экскурсии по изучению наземных биогеоценозов с тем, чтобы расширить знания учащихся о разнообразии почвенных характеристик.

Для того, чтобы образцы почв были свежими, накануне проведения опыта несколько учащихся посещают изученные биогеоценозы и берут образцы проб. Пробы помещаются в целлофановые пакеты с этикетками, на которых указывается место изъятия почвы.

Значительная роль в формировании знаний о целостности природы, взаимосвязи ее компонентов, в развитии умений исследовательского характера принадлежит внеклассным наблюдениям.

Мы приводим примеры внеклассных исследований школьников по изучению экологического состояния воздушной среды. Данные наблюдения связаны с темой комплексной экскурсии «Разнообразие условий наземно-воздушной среды обитания организмов» и проводятся после ее изучения.

Двумя группами учащимися осуществлялась работа по изучению степени загрязненности воздушной среды выхлопными газами автомобилей и промышленных предприятий. В основе исследования лежал метод лихеноиндикации (индикация с помощью лишайников). Методика проведения работы представлена в пособии «Биоиндикация загрязнения наземно-воздушной среды» [7].

Первой группе учащихся необходимо было определить степень загрязнения среды транспортными и промышленными газами на основе наличия или отсутствия тех или иных видов лишайников.

Результаты исследований заносились в таблицу «Степень загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей в районе исследования.

Название улицы	Наличие (+) или отсутствие (-) лишайников
	кустистые	Листоватые	Накипные

По показателям, приведенным в методике, определялась степень загрязнения атмосферного воздуха.

Второй группе учащихся предлагалось установить зависимость между численностью лишайников и плотностью движения автотранспорта.

Результаты наблюдений заносились в таблицу «Зависимость численности лишайников от плотности движения автотранспорта».

Название улицы	Общее кол-во деревьев	Кол-во деревьев с лишайниками	Средняя плотность движения автомобилей
		Абсолют.	Относит. (%)

В ходе выполнения заданий учащиеся устанавливают влияние условий среды на численность и видовой состав растений. На основе этого раскрывается взаимосвязь понятий «антропогенный фактор», «биотический фактор», «абиотический фактор». Учащиеся приходят к выводу, что антропогенный фактор, на данный момент времени, является ведущим в преобразовании условий среды обитания организмов.

Практическую работу мы предлагаем провести и по теме: «Вода как среда обитания организмов».

В ходе ее проведения учащиеся выявляют различия во внешнем и внутреннем строении растений, обитающих в водоеме и на суше. На основе проведенной работы школьники имеют возможность рассмотреть зависимость внешнего и внутреннего строения организма от среды обитания, то есть, приспособленность к условиям обитания. Кроме того, учащимся предлагается обосновать значение данных приспособлений для организма.

На заключительном этапе по изучению разнообразия сред обитания организмов нами проводились уроки обобщения и систематизации знаний.

Обобщающий урок «Вода как среда обитания организмов» проводился в виде лабораторно-практической работы. Особенностью ее являлось то, что при проведении обобщался материал комплексной экскурсии на водоем. В начале урока восстанавливался ход экскурсии, повторялся ранее изученный материал по биогеоценозам. Затем на основе данных, полученных на экскурсии, учащиеся в тетрадях зарисовывали схему водоема (вертикальный разрез). На схеме отмечали характер береговой линии, температуру воды и скорость течения в различных зонах и участках водоема, при помощи условных обозначений отмечалось распределение растений и животных по зонам водоема, а также наличие следов антропогенной деятельности. Далее работа проводилась по заданиям.

Задание 1. Из предложенного набора растений отберите водные. Укажите признаки, на основании которых был сделан выбор.

Задание 2. Водные растения имеют множество воздухоносных полостей. Найдите и рассмотрите их под микроскопом. Какую функцию они выполняют?

Задание 3. В зависимости от условий обитания выделяют 3 группы водных растений. Рассмотрите под микроскопом по одному представителю каждой группы. Какое у них расположение устьиц? Чем это можно объяснить?

Задание 4. С помощью микроскопа рассмотрите мелкие растения! и животных - обитателей водоема. С помощью определителя установите их видовое название и систематическое положение. Какую роль они играют в водном биогеоценозе?

...